JP2015214176A

JP2015214176A - ハイブリッド車両用駆動装置の制御装置

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Publication number: JP2015214176A
Application number: JP2014096395A
Authority: JP
Inventors: 丸山　智之; Tomoyuki Maruyama; 智之丸山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-05-07
Filing date: 2014-05-07
Publication date: 2015-12-03
Anticipated expiration: 2034-05-07
Also published as: JP6331665B2

Abstract

【課題】後進走行時におけるエンジンの逆回転を抑制するハイブリッド車両用駆動装置の制御装置を提供する。
【解決手段】後進走行に際してブレーキＢＫ２を係合できない場合には、クラッチＣＬ２を係合させ、エンジン１２の回転速度が規定の正回転領域内の値となるように第１電動機ＭＧ１の回転速度を決定すると共に、第２電動機ＭＧ２により負のトルクを発生させるものであることから、ブレーキＢＫ２に異常が発生する等してそのブレーキＢＫ２を係合できない場合においても、エンジン１２に逆回転を発生させることなく、好適な後進走行を実現できる。すなわち、後進走行時におけるエンジン１２の逆回転を抑制する駆動装置１０の電子制御装置を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両用駆動装置の制御装置の改良に関する。

全体として４つの回転要素を有する第１差動機構及び第２差動機構と、前記４つの回転要素にそれぞれ連結されたエンジン、第１電動機、第２電動機、及び出力部材とを、備え、前記４つの回転要素のうちの１つは、前記第１差動機構の回転要素と前記第２差動機構の回転要素とがクラッチを介して選択的に連結され、そのクラッチによる係合対象となる前記第１差動機構又は前記第２差動機構の回転要素が、非回転部材に対してブレーキを介して選択的に連結されるハイブリッド車両用駆動装置が知られている。例えば、特許文献１に記載されたハイブリッド車両変速機がその一例である。この技術によれば、前記クラッチ及びブレーキの係合乃至解放の組み合わせに応じて、前記ハイブリッド車両用駆動装置において複数の走行モードを選択的に成立させることができる。

特開２０１１−９８７１２号公報

前記従来の技術において、車両の後進走行が行われる場合、例えば前記クラッチが解放させられると共に前記ブレーキが係合させられ、前記第２電動機により負のトルクが発生させられることで車両の後進走行が実現される。一方、前記ブレーキに異常が発生する等してそのブレーキを係合できない場合、前記クラッチを係合させ、前記第１電動機及び第２電動機の出力により車両の後進走行を実現することが考えられるが、前記従来の技術では、斯かる制御においてエンジンに逆回転が発生するおそれがあった。このような課題は、ハイブリッド車両の性能向上を意図して本発明者が鋭意研究を続ける過程において新たに見出したものである。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、後進走行時におけるエンジンの逆回転を抑制するハイブリッド車両用駆動装置の制御装置を提供することにある。

斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、全体として４つの回転要素を有する第１差動機構及び第２差動機構と、前記４つの回転要素にそれぞれ連結されたエンジン、第１電動機、第２電動機、及び出力部材とを、備え、前記４つの回転要素のうちの１つは、前記第１差動機構の回転要素と前記第２差動機構の回転要素とがクラッチを介して選択的に連結され、そのクラッチによる係合対象となる前記第１差動機構又は前記第２差動機構の回転要素が、非回転部材に対してブレーキを介して選択的に連結されるハイブリッド車両用駆動装置において、後進走行に際して前記ブレーキを係合できない場合には、前記クラッチを係合させ、前記エンジンの回転速度が規定の正回転領域内の値となるように前記第１電動機の回転速度を決定すると共に、前記第２電動機により負のトルクを発生させることを特徴とする制御装置である。

このようにすれば、後進走行に際して前記ブレーキを係合できない場合には、前記クラッチを係合させ、前記エンジンの回転速度が規定の正回転領域内の値となるように前記第１電動機の回転速度を決定すると共に、前記第２電動機により負のトルクを発生させるものであることから、前記ブレーキに異常が発生する等してそのブレーキを係合できない場合においても、前記エンジンに逆回転を発生させることなく、好適な後進走行を実現できる。すなわち、後進走行時におけるエンジンの逆回転を抑制するハイブリッド車両用駆動装置の制御装置を提供することができる。

前記規定の正回転領域は、好適には、前記エンジンの回転に起因して共振を発生させる予め定められた共振帯とは異なる領域である。このようにすれば、前記ブレーキに異常が発生する等してそのブレーキを係合できない場合において、後進走行時における共振による振動の発生を好適に抑制できる。

本発明が好適に適用されるハイブリッド車両用駆動装置の構成を説明する骨子図である。図１の駆動装置の駆動を制御するために備えられた制御系統の要部を説明する図である。図１の駆動装置における各部の連結関係を概略的に示す図である。図１の駆動装置において成立させられる４種類の走行モードそれぞれにおけるクラッチ及びブレーキの係合状態を示す係合表である。図１の駆動装置において各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図であり、図４の「ｍｏｄｅ１」、「ＥＶ１」に対応する図である。図１の駆動装置において各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図であり、図４の「ｍｏｄｅ２」に対応する図である。図１の駆動装置において各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図であり、図４の「ＥＶ２」に対応する図である。図２の電子制御装置に備えられた制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図１の駆動装置のリバースモードにおいて、ブレーキを正常に係合することができる場合について説明する共線図である。図１の駆動装置のリバースモードにおいて、ブレーキを正常に係合することができる場合に、エンジンが駆動させられる様子を説明する共線図である。図１の駆動装置のリバースモードにおいて、ブレーキを正常に係合することができない場合における本実施例の制御について説明する共線図である。図２の電子制御装置による本実施例の車両後進走行制御の一例の要部を説明するフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明に用いる図面において、各部の寸法比等は必ずしも正確には描かれていない。

図１は、本発明が好適に適用されるハイブリッド車両用駆動装置１０（以下、単に駆動装置１０という）の構成を説明する骨子図である。この図１に示すように、本実施例の駆動装置１０は、例えばＦＦ（前置エンジン前輪駆動）型車両等に好適に用いられる横置き用の装置であり、主動力源であるエンジン１２、第１電動機ＭＧ１、第２電動機ＭＧ２、第１差動機構としての第１遊星歯車装置１４、及び第２差動機構としての第２遊星歯車装置１６を共通の中心軸ＣＥ上に備えて構成されている。以下の実施例において、特に区別しない場合には、この中心軸ＣＥの軸心の方向を軸方向（軸心方向）という。前記駆動装置１０は、中心軸ＣＥに対して略対称的に構成されており、図１においては中心線の下半分を省略して図示している。

前記エンジン１２は、例えば、気筒内噴射されるガソリン等の燃料の燃焼によって駆動力を発生させるガソリンエンジン等の内燃機関である。前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２は、好適には、何れも駆動力を発生させるモータ（発動機）及び反力を発生させるジェネレータ（発電機）としての機能を有する所謂モータジェネレータであり、それぞれのステータ（固定子）１８、２２が非回転部材であるハウジング（ケース）２６に固設されると共に、各ステータ１８、２２の内周側にロータ（回転子）２０、２４を備えて構成されている。

前記第１遊星歯車装置１４は、ギヤ比がρ１であるシングルピニオン型の遊星歯車装置であり、第１回転要素としてのリングギヤＲ１、ピニオンギヤＰ１を自転及び公転可能に支持する第２回転要素としてのキャリアＣ１、及びピニオンギヤＰ１を介してリングギヤＲ１と噛み合う第３回転要素としてのサンギヤＳ１を回転要素（要素）として備えている。前記第２遊星歯車装置１６は、ギヤ比がρ２であるシングルピニオン型の遊星歯車装置であり、第１回転要素としてのリングギヤＲ２、ピニオンギヤＰ２を自転及び公転可能に支持する第２回転要素としてのキャリアＣ２、及びピニオンギヤＰ２を介してリングギヤＲ２と噛み合う第３回転要素としてのサンギヤＳ２を回転要素（要素）として備えている。

前記第１遊星歯車装置１４のリングギヤＲ１は、前記第１電動機ＭＧ１のロータ２０に連結されている。前記第１遊星歯車装置１４のキャリアＣ１は、クラッチＣＬ０を介して前記エンジン１２の出力軸であるクランク軸１２ａに連結されている。前記第１遊星歯車装置１４のサンギヤＳ１は、前記第２遊星歯車装置１６のサンギヤＳ２と相互に連結されると共に、前記第２電動機ＭＧ２のロータ２４に連結されている。前記第２遊星歯車装置１６のキャリアＣ２は、出力部材である出力歯車２８に連結されている。前記出力歯車２８から出力された駆動力は、例えば、図示しない差動歯車装置及び車軸等を介して図示しない左右一対の駆動輪へ伝達される。一方、車両の走行路面から駆動輪に対して入力されるトルクは、前記差動歯車装置及び車軸等を介して前記出力歯車２８から前記駆動装置１０へ伝達（入力）される。

前記エンジン１２のクランク軸１２ａと前記第１遊星歯車装置１４のキャリアＣ１との間には、それらクランク軸１２ａとキャリアＣ１との間を選択的に係合させる（クランク軸１２ａとキャリアＣ１との間を断接する）クラッチＣＬ０が設けられている。前記第１遊星歯車装置１４のキャリアＣ１とリングギヤＲ１との間には、それらキャリアＣ１とリングギヤＲ１との間を選択的に係合させる（キャリアＣ１とリングギヤＲ１との間を断接する）クラッチＣＬ１が設けられている。前記第１遊星歯車装置１４のキャリアＣ１と前記第２遊星歯車装置１６のリングギヤＲ２との間には、それらキャリアＣ１とリングギヤＲ２との間を選択的に係合させる（キャリアＣ１とリングギヤＲ２との間を断接する）クラッチＣＬ２が設けられている。前記第１遊星歯車装置１４のリングギヤＲ１と非回転部材である前記ハウジング２６との間には、そのハウジング２６に対して前記リングギヤＲ１を選択的に係合（固定）させるブレーキＢＫ１が設けられている。前記第２遊星歯車装置１６のリングギヤＲ２と非回転部材である前記ハウジング２６との間には、そのハウジング２６に対して前記リングギヤＲ２を選択的に係合（固定）させるブレーキＢＫ２が設けられている。

前記クラッチＣＬ０、ＣＬ１、ＣＬ２、及び前記ブレーキＢＫ１、ＢＫ２は、好適には、何れも油圧制御回路５４から供給される油圧に応じて係合状態が制御される（係合乃至解放させられる）油圧式係合装置であり、例えば、湿式多板型の摩擦係合装置等が好適に用いられるが、噛合式の係合装置すなわち所謂ドグクラッチ（噛合クラッチ）であってもよい。更には、電磁式クラッチや磁粉式クラッチ等、電子制御装置３０から供給される電気的な指令に応じて係合状態が制御される（係合乃至解放させられる）ものであってもよい。

前記駆動装置１０において、前記第１遊星歯車装置１４及び第２遊星歯車装置１６は、前記クラッチＣＬ２が係合された状態において全体として４つの回転要素を構成するものである。すなわち、前記駆動装置１０において、前記第１遊星歯車装置１４及び第２遊星歯車装置１６に全体として備えられた４つの回転要素のうちの１つは、前記第１遊星歯車装置１４の第２回転要素であるキャリアＣ１と前記第２遊星歯車装置１６の第１回転要素であるリングギヤＲ２とが前記クラッチＣＬ２を介して選択的に連結されるものである。このクラッチＣＬ２による係合対象となる前記第２遊星歯車装置１６の第１回転要素であるリングギヤＲ２が、非回転部材である前記ハウジング２６に対して前記ブレーキＢＫ２を介して選択的に連結されるものである。

前記駆動装置１０において、好適には、前記クラッチＣＬ０は、例えば前記エンジン１２の運転時等において接続される一方、車両の走行状態等に応じて適宜解放されるが、以下の実施例においては、前記クラッチＣＬ０が係合されているものとして説明を行う。ここで、前記駆動装置１０において、前記クラッチＣＬ０は必ずしも設けられなくともよい。すなわち、前記エンジン１２のクランク軸１２ａと前記第１遊星歯車装置１４のキャリアＣ１とは、前記クラッチＣＬ０を介することなくダンパ等を介して直接乃至間接的に連結されたものであってもよい。前記駆動装置１０において、前記クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１は必ずしも設けられなくともよい。

図２は、前記駆動装置１０の駆動を制御するためにその駆動装置１０に備えられた制御系統の要部を説明する図である。この図２に示す電子制御装置３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェイス等を含んで構成され、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を実行する所謂マイクロコンピュータであり、前記エンジン１２の駆動制御や、前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２に関するハイブリッド駆動制御をはじめとする前記駆動装置１０の駆動に係る各種制御を実行する。すなわち、本実施例においては、前記電子制御装置３０が前記駆動装置１０の制御装置に相当する。この電子制御装置３０は、前記エンジン１２の出力制御用や前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の作動制御用といったように、必要に応じて各制御毎に個別の制御装置として構成される。

図２に示すように、前記電子制御装置３０には、前記駆動装置１０の各部に設けられたセンサやスイッチ等から各種信号が供給されるように構成されている。すなわち、アクセル開度センサ３２により運転者の出力要求量に対応する図示しないアクセルペダルの操作量であるアクセル開度Ａ_CCを表す信号、エンジン回転速度センサ３４により前記エンジン１２の回転速度であるエンジン回転速度Ｎ_Eを表す信号、第１電動機回転速度センサ３６により前記第１電動機ＭＧ１の回転速度Ｎ_MG1を表す信号、第２電動機回転速度センサ３８により前記第２電動機ＭＧ２の回転速度Ｎ_MG2を表す信号、出力回転速度センサ４０により車速Ｖに対応する前記出力歯車２８の回転速度Ｎ_OUTを表す信号、ブレーキ係合油圧センサ４２により前記ブレーキＢＫ２の係合圧を定めるためにそのブレーキＢＫ２に供給される油圧Ｐ_BK2を表す信号、バッテリＳＯＣセンサ４４によりバッテリ４８の充電容量（充電状態）ＳＯＣを表す信号、エンジン水温センサ４６により前記エンジン１２の冷却水温Ｔ_ENGを表す信号等が、それぞれ前記電子制御装置３０に供給される。

前記電子制御装置３０からは、前記駆動装置１０の各部に作動指令が出力されるように構成されている。すなわち、前記エンジン１２の出力を制御するエンジン出力制御指令として、燃料噴射装置による吸気配管等への燃料供給量を制御する燃料噴射量信号、点火装置による前記エンジン１２の点火時期（点火タイミング）を指令する点火信号、及び電子スロットル弁のスロットル弁開度θ_THを操作するためにスロットルアクチュエータへ供給される電子スロットル弁駆動信号等が、そのエンジン１２の出力を制御するエンジン制御装置５２へ出力される。前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の作動を指令する指令信号がインバータ５０へ出力され、そのインバータ５０を介して前記バッテリ４８からその指令信号に応じた電気エネルギが前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２に供給されてそれら第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の出力（トルク）が制御される。前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２により発電された電気エネルギが前記インバータ５０を介して前記バッテリ４８に供給され、そのバッテリ４８に蓄積されるようになっている。前記クラッチＣＬ１、ＣＬ２等、及び前記ブレーキＢＫ１、ＢＫ２の係合状態を制御する指令信号が油圧制御回路５４に備えられたリニアソレノイド弁等の電磁制御弁へ供給され、それら電磁制御弁から出力される油圧が制御されることで前記クラッチＣＬ１、ＣＬ２等、及び前記ブレーキＢＫ１、ＢＫ２の係合状態が制御されるようになっている。

前記駆動装置１０は、前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２を介して運転状態が制御されることにより、入力回転速度と出力回転速度の差動状態が制御される電気式差動部として機能する。例えば、前記第１電動機ＭＧ１により発電された電気エネルギを前記インバータ５０を介してバッテリ４８や第２電動機ＭＧ２へ供給する。これにより、前記エンジン１２の動力の主要部は機械的に前記出力歯車２８へ伝達される一方、その動力の一部は前記第１電動機ＭＧ１の発電のために消費されてそこで電気エネルギに変換され、前記インバータ５０を通してその電気エネルギが前記第２電動機ＭＧ２へ供給される。そして、その第２電動機ＭＧ２が駆動されて第２電動機ＭＧ２から出力された動力が前記出力歯車２８へ伝達される。この電気エネルギの発生から第２電動機ＭＧ２で消費されるまでに関連する機器により、前記エンジン１２の動力の一部を電気エネルギに変換し、その電気エネルギを機械的エネルギに変換するまでの電気パスが構成される。

以上のように構成された駆動装置１０が適用されたハイブリッド車両においては、前記エンジン１２、第１電動機ＭＧ１、及び第２電動機ＭＧ２の駆動状態、及び前記クラッチＣＬ２及び前記ブレーキＢＫ２等の係合状態等に応じて、複数の走行モードの何れかが選択的に成立させられる。図３は、前記駆動装置１０における各部の連結関係を概略的に示す図である。図４は、前記駆動装置１０において成立させられる４種類の走行モードそれぞれにおける前記クラッチＣＬ２、ブレーキＢＫ２の係合状態を示す係合表であり、係合を「○」で、解放を空欄でそれぞれ示している。この図４に示す走行モード「ＥＶ１」、「ＥＶ２」は、何れも前記エンジン１２の運転が停止させられると共に、前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の少なくとも一方を走行用の駆動源として用いるＥＶ走行モードである。「ｍｏｄｅ１」、「ｍｏｄｅ２」は、何れも前記エンジン１２を例えば走行用の駆動源として駆動させると共に、前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２により必要に応じて駆動乃至発電等を行うハイブリッド走行モードである。このハイブリッド走行モードにおいて、前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の少なくとも一方により反力を発生させるものであってもよく、無負荷の状態で空転させるものであってもよい。

図４に示すように、前記駆動装置１０においては、前記エンジン１２を例えば走行用の駆動源として駆動させると共に、前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２により必要に応じて駆動乃至発電等を行うハイブリッド走行モードにおいて、前記ブレーキＢＫ２が係合されると共に前記クラッチＣＬ２が解放されることで「ｍｏｄｅ１」が、前記ブレーキＢＫ２が解放されると共に前記クラッチＣＬ２が係合されることで「ｍｏｄｅ２」がそれぞれ成立させられる。前記エンジン１２の運転が停止させられると共に、前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の少なくとも一方を走行用の駆動源として用いるＥＶ走行モードにおいて、前記ブレーキＢＫ２が係合されると共に前記クラッチＣＬ２が解放されることで「ＥＶ１」が、前記クラッチＣＬ２及びブレーキＢＫ２が共に係合されることで「ＥＶ２」がそれぞれ成立させられる。

前記駆動装置１０において、前記クラッチＣＬ０、ＣＬ１及び前記ブレーキＢＫ１は、前記駆動装置１０が適用されたハイブリッド車両の走行状態に応じて適宜係合乃至解放させられるものであるが、本実施例においては、図３に示すように、前記クラッチＣＬ０が係合されると共に、前記クラッチＣＬ１及びブレーキＢＫ１が共に解放された状態において、前記クラッチＣＬ２及びブレーキＢＫ２を係合乃至解放させることで成立させられる駆動状態について説明する。すなわち、図４に示すように、前記クラッチＣＬ２及びブレーキＢＫ２の係合乃至解放の組み合わせに応じた複数の走行モードに係る制御について説明する。

図５〜図７は、前記駆動装置１０（第１遊星歯車装置１４及び第２遊星歯車装置１６）において、前記クラッチＣＬ２及びブレーキＢＫ２それぞれの係合状態に応じて連結状態が異なる各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図を示しており、横軸方向において前記第１遊星歯車装置１４及び第２遊星歯車装置１６のギヤ比ρの相対関係を示し、縦軸方向において相対的回転速度を示す二次元座標である。車両前進時における前記出力歯車２８の回転方向を正の方向（正回転）として各回転速度を表している。横線Ｘ１は回転速度零を示している。縦線Ｙ１〜Ｙ４（Ｙ４ａ、Ｙ４ｂ）は、左から順に実線Ｙ１が前記第１遊星歯車装置１４のリングギヤＲ１（第１電動機ＭＧ１）、実線Ｙ２ａが前記第１遊星歯車装置１４のキャリアＣ１（エンジン１２）、破線Ｙ２ｂが前記第２遊星歯車装置１６のリングギヤＲ２、破線Ｙ３が前記第２遊星歯車装置１６のキャリアＣ２（出力歯車２８）、実線Ｙ４ａが前記第１遊星歯車装置１４のサンギヤＳ１、破線Ｙ４ｂが前記第２遊星歯車装置１６のサンギヤＳ２（第２電動機ＭＧ２）それぞれの相対回転速度を示している。図５〜図７においては、縦線Ｙ２ａ及びＹ２ｂ、縦線Ｙ４ａ及びＹ４ｂをそれぞれ重ねて表している。ここで、前記サンギヤＳ１及びＳ２は相互に連結されているため、縦線Ｙ４ａ、Ｙ４ｂにそれぞれ示すサンギヤＳ１及びＳ２の相対回転速度は等しい。

図５〜図７においては、前記第１遊星歯車装置１４における３つの回転要素の相対的な回転速度を実線Ｌ１で、前記第２遊星歯車装置１６における３つの回転要素の相対的な回転速度を破線Ｌ２でそれぞれ示している。前記縦線Ｙ１〜Ｙ４（Ｙ２ｂ〜Ｙ４ｂ）の間隔は、前記第１遊星歯車装置１４及び第２遊星歯車装置１６の各ギヤ比ρ１、ρ２に応じて定められている。すなわち、前記第１遊星歯車装置１４における３つの回転要素に対応する縦線Ｙ１、Ｙ２ａ、Ｙ４ａに関して、サンギヤＳ１とキャリアＣ１との間が１に対応するものとされ、キャリアＣ１とリングギヤＲ１との間がρ１に対応するものとされる。前記第２遊星歯車装置１６における３つの回転要素に対応する縦線Ｙ２ｂ、Ｙ３、Ｙ４ｂに関して、サンギヤＳ２とキャリアＣ２との間が１に対応するものとされ、キャリアＣ２とリングギヤＲ２との間がρ２に対応するものとされる。後述する図９〜図１１の共線図において同じである。以下、図５〜図７等を用いて前記駆動装置１０における各走行モードについて説明する。

図５に示す共線図は、前記駆動装置１０における走行モード「ｍｏｄｅ１」に対応するものであり、好適には、前記エンジン１２が駆動されて走行用の駆動源として用いられると共に、必要に応じて前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２による駆動乃至発電が行われるハイブリッド走行モードである。図５の共線図を用いて説明すれば、前記クラッチＣＬ２が解放されることで前記第１遊星歯車装置１４のキャリアＣ１と前記第２遊星歯車装置１６のリングギヤＲ２との相対回転が可能とされている。前記ブレーキＢＫ２が係合されることで前記第２遊星歯車装置１６のリングギヤＲ２が非回転部材である前記ハウジング２６に対して連結（固定）され、その回転速度が零とされている。この走行モード「ｍｏｄｅ１」においては、前記エンジン１２が駆動させられ、その出力トルクにより前記出力歯車２８が回転させられる。この際、前記第１遊星歯車装置１４において、前記第１電動機ＭＧ１により反力トルクを出力させることで、前記エンジン１２からの出力の前記出力歯車２８への伝達が可能とされる。前記第２遊星歯車装置１６においては、前記ブレーキＢＫ２が係合されていることで、前記第２電動機ＭＧ２により正のトルク（正の方向のトルク）が出力されると、そのトルクにより前記キャリアＣ２すなわち出力歯車２８は正の方向に回転させられる。

図６に示す共線図は、前記駆動装置１０における走行モード「ｍｏｄｅ２」に対応するものであり、好適には、前記エンジン１２が駆動されて走行用の駆動源として用いられると共に、必要に応じて前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２による駆動乃至発電が行われるハイブリッド走行モードである。図６の共線図を用いて説明すれば、前記クラッチＣＬ２が係合されることで前記第１遊星歯車装置１４のキャリアＣ１と前記第２遊星歯車装置１６のリングギヤＲ２との相対回転が不能とされており、前記キャリアＣ１及びリングギヤＲ２が一体的に回転させられる１つの回転要素として動作する。前記サンギヤＳ１及びＳ２は相互に連結されていることで、それらサンギヤＳ１及びＳ２は一体的に回転させられる１つの回転要素として動作する。すなわち、走行モード「ｍｏｄｅ２」において、前記駆動装置１０における前記第１遊星歯車装置１４及び第２遊星歯車装置１６における回転要素は、全体として４つの回転要素を備えた差動機構として機能する。すなわち、図６において紙面向かって左から順に示す４つの回転要素であるリングギヤＲ１（第１電動機ＭＧ１）、相互に連結されたキャリアＣ１及びリングギヤＲ２（エンジン１２）、キャリアＣ２（出力歯車２８）、相互に連結されたサンギヤＳ１及びＳ２（第２電動機ＭＧ２）の順に結合した複合スプリットモードとなる。

前記走行モード「ｍｏｄｅ２」においては、前記クラッチＣＬ２が係合されることで前記第１遊星歯車装置１４のキャリアＣ１と前記第２遊星歯車装置１６のリングギヤＲ２とが連結されており、前記キャリアＣ１及びリングギヤＲ２が一体的に回転させられる。このため、前記エンジン１２の出力に対して、前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の何れによっても反力を受けることができる。すなわち、前記エンジン１２の駆動に際して、その反力を前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の一方乃至両方で分担して受けることが可能となり、効率の良い動作点で動作させたり、熱によるトルク制限等の制約を緩和する走行等が可能となる。

図５に示す共線図は、前記駆動装置１０における走行モード「ＥＶ１」に対応するものでもあり、好適には、前記エンジン１２の運転が停止させられると共に、前記第２電動機ＭＧ２が走行用の駆動源として用いられるＥＶ走行モードである。図５の共線図を用いて説明すれば、前記クラッチＣＬ２が解放されることで前記第１遊星歯車装置１４のキャリアＣ１と前記第２遊星歯車装置１６のリングギヤＲ２との相対回転が可能とされている。前記ブレーキＢＫ２が係合されることで前記第２遊星歯車装置１６のリングギヤＲ２が非回転部材である前記ハウジング２６に対して連結（固定）され、その回転速度が零とされている。この走行モード「ＥＶ１」においては、前記第２遊星歯車装置１６において、前記第２電動機ＭＧ２により正のトルク（正の方向のトルク）が出力されると、そのトルクにより前記キャリアＣ２すなわち出力歯車２８は正の方向に回転させられる。すなわち、前記第２電動機ＭＧ２により正のトルクを出力させることにより、前記駆動装置１０の適用されたハイブリッド車両を前進走行させることができる。この場合において、好適には、前記第１電動機ＭＧ１は空転させられる。

図７に示す共線図は、前記駆動装置１０における走行モード「ＥＶ２」に対応するものであり、好適には、前記エンジン１２の運転が停止させられると共に、前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の少なくとも一方が走行用の駆動源として用いられるＥＶ走行モードである。図７の共線図を用いて説明すれば、前記クラッチＣＬ２が係合されることで前記第１遊星歯車装置１４のキャリアＣ１と前記第２遊星歯車装置１６のリングギヤＲ２との相対回転が不能とされている。更に、前記ブレーキＢＫ２が係合されることで前記第２遊星歯車装置１６のリングギヤＲ２及びそのリングギヤＲ２に係合された前記第１遊星歯車装置１４のキャリアＣ１が非回転部材である前記ハウジング２６に対して連結（固定）され、その回転速度が零とされている。この走行モード「ＥＶ２」においては、前記第１遊星歯車装置１４において、前記リングギヤＲ１の回転方向と前記サンギヤＳ１の回転方向とが逆方向となる。すなわち、前記第１電動機ＭＧ１により負のトルク（負の方向のトルク）が出力されると、そのトルクにより前記キャリアＣ２すなわち出力歯車２８は正の方向に回転させられる。前記第２電動機ＭＧ２により正のトルク（正の方向のトルク）が出力されると、そのトルクにより前記キャリアＣ２すなわち出力歯車２８は正の方向に回転させられる。すなわち、前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の少なくとも一方によりトルクを出力させることにより、前記駆動装置１０の適用されたハイブリッド車両を前進走行させることができる。

前記走行モード「ＥＶ２」においては、前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の少なくとも一方により発電を行う形態を成立させることもできる。この形態においては、前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の一方或いは両方により走行用の駆動力（トルク）を分担して発生させることが可能となり、各電動機を効率の良い動作点で動作させたり、熱によるトルク制限等の制約を緩和する走行等が可能となる。更に、前記バッテリ４８の充電状態が満充電の場合等、回生による発電が許容されない場合に、前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の一方或いは両方を空転させることも可能である。すなわち、前記走行モード「ＥＶ２」においては、幅広い走行条件においてＥＶ走行を行うことや、長時間継続してＥＶ走行を行うことが可能となる。従って、前記走行モード「ＥＶ２」は、プラグインハイブリッド車両等、ＥＶ走行を行う割合が高いハイブリッド車両において好適に採用される。

図８は、前記電子制御装置３０に備えられた制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。この図８に示す走行モード切替制御部６０は、前記駆動装置１０において成立させられる走行モードを判定する。すなわち、予め定められた関係から、前記アクセル開度センサ３４により検出される要求駆動力に相当するアクセル開度Ａ_CC、前記出力回転速度センサ４０により検出される出力回転速度に相当する車速Ｖ、及び前記バッテリＳＯＣセンサ４２により検出される前記バッテリ４８の充電容量ＳＯＣ等に基づいて、図４に示す４つの走行モード「ｍｏｄｅ１」、「ｍｏｄｅ２」、「ＥＶ１」、「ＥＶ２」の何れが成立させられるべき状態かを判定する。

前記走行モード切替制御部６０は、前記判定の結果に応じて、図４に示す複数の走行モードを選択的に成立させる。すなわち、前記エンジン１２の出力トルク及び前記第１電動機ＭＧ１及び前記第２電動機ＭＧ２の少なくとも一方の出力トルクを前記出力歯車２８に伝達して走行するハイブリッド走行モード「ｍｏｄｅ１」、「ｍｏｄｅ２」と、前記エンジン１２、前記第１電動機ＭＧ１、及び前記第２電動機ＭＧ２のうち、専ら前記第２電動機ＭＧ２の出力トルクを前記出力歯車２８に伝達して走行するＥＶ走行モード「ＥＶ１」と、前記エンジン１２、前記第１電動機ＭＧ１、及び前記第２電動機ＭＧ２のうち、前記第１電動機ＭＧ１及び前記第２電動機ＭＧ２の出力トルクを前記出力歯車２８に伝達して走行するＥＶ走行モード「ＥＶ２」とを、選択的に成立させる。

クラッチ係合制御部６２は、前記油圧制御回路５４を介して前記クラッチＣＬ２の係合状態を制御する。具体的には、前記油圧制御回路５４に備えられた、前記クラッチＣＬ２に対応する電磁制御弁からの出力圧を制御することで、前記クラッチＣＬ２の係合状態（トルク容量）を定める油圧Ｐ_CL2制御する。好適には、前記走行モード切替制御部６０により判定される走行モードに応じて前記クラッチＣＬ２の係合状態を制御する。すなわち、基本的には、前記駆動装置１０において前記走行モード「ｍｏｄｅ２」、「ＥＶ２」が成立させられると判定された場合には、前記クラッチＣＬ２を係合させるようにそのトルク容量を制御する。前記駆動装置１０において前記走行モード「ｍｏｄｅ１」、「ＥＶ１」が成立させられると判定された場合には、前記クラッチＣＬ２を解放させるようにそのトルク容量を制御する。

ブレーキ係合制御部６４は、前記油圧制御回路５４を介して前記ブレーキＢＫ２の係合状態を制御する。具体的には、前記油圧制御回路５４に備えられた、前記ブレーキＢＫ２に対応する電磁制御弁からの出力圧を制御することで、前記ブレーキＢＫ２の係合状態（トルク容量）を定める油圧Ｐ_BK2を制御する。好適には、前記走行モード切替制御部６０により判定される走行モードに応じて前記ブレーキＢＫ２の係合状態を制御する。すなわち、基本的には、前記駆動装置１０において前記走行モード「ｍｏｄｅ１」、「ＥＶ１」、「ＥＶ２」が成立させられると判定された場合には、前記ブレーキＢＫ２を係合させるようにそのトルク容量を制御する。前記駆動装置１０において前記走行モード「ｍｏｄｅ２」が成立させられると判定された場合には、前記ブレーキＢＫ２を解放させるようにそのトルク容量を制御する。

エンジン駆動制御部６６は、前記エンジン制御装置５２を介して前記エンジン１２の駆動を制御する。例えば、前記エンジン制御装置５２を介して前記エンジン１２の燃料噴射装置による吸気配管等への燃料供給量、点火装置による前記エンジン１２の点火時期（点火タイミング）、及び電子スロットル弁のスロットル弁開度θ_TH等を制御することで、前記エンジン１２により必要な出力すなわち目標トルク（目標エンジン出力）が得られるように制御する。

第１電動機駆動制御部６８は、前記インバータ５０を介して前記第１電動機ＭＧ１の駆動を制御する。例えば、前記インバータ５０を介して前記バッテリ４８から前記第１電動機ＭＧ１へ供給される電気エネルギ等を制御することで、前記第１電動機ＭＧ１により必要な出力すなわち目標トルク（目標第１電動機出力）が得られるように制御する。第２電動機駆動制御部７０は、前記インバータ５０を介して前記第２電動機ＭＧ２の駆動を制御する。例えば、前記インバータ５０を介して前記バッテリ４８から前記第２電動機ＭＧ２へ供給される電気エネルギ等を制御することで、前記第２電動機ＭＧ２により必要な出力すなわち目標トルク（目標第２電動機出力）が得られるように制御する。

前記エンジン１２を駆動させると共に前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２を走行用の駆動源として用いるハイブリッド走行モードでは、前記アクセル開度センサ３２により検出されるアクセル開度Ａ_CC及び前記出力回転速度センサ４０により検出される出力回転速度Ｎ_OUTに対応する車速Ｖ等に基づいて前記駆動装置１０（出力歯車２８）から出力されるべき要求駆動力が算出される。前記エンジン１２の出力トルク及び前記第１電動機ＭＧ１、第２電動機ＭＧ２の出力トルクにより斯かる要求駆動力が実現されるように、前記第１電動機駆動制御部６８及び第２電動機駆動制御部７０を介して前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の作動が制御されると共に、前記エンジン駆動制御部６６を介して前記エンジン１２の駆動が制御される。

ブレーキ異常判定部７２は、前記ブレーキＢＫ２を係合できない異常を判定する。すなわち、前記ブレーキＢＫ２に係合指令が出力されているにもかかわらず係合されない異常すなわちＯＦＦ故障（ＯＦＦフェール）が発生しているか否かを判定する。例えば、前記ブレーキＢＫ２を解放させる指令が出力されている場合において、前記ブレーキ係合油圧センサ４２により検出される、前記ブレーキＢＫ２に対応する油圧アクチュエータに供給される油圧Ｐ_BK2が、予め定められた閾値未満である場合（閾値以上に上昇しない場合）に、前記ブレーキＢＫ２を係合できない異常を判定する。或いは、前記油圧Ｐ_BK2に対応して油圧スイッチを備えた構成において、その油圧スイッチのＯＮ／ＯＦＦに応じて前記判定を行うものであってもよい。或いは、前記第２遊星歯車装置１６のリングギヤＲ２の回転速度（ハウジング２６に対する相対回転速度）に基づいて前記判定を行うものであってもよい。

ここで、運転席近傍に設けられた図示しないシフト操作装置において後進走行位置である後進レンジ（Ｒレンジ）が選択された場合、前記駆動装置１０が適用されたハイブリッド車両の後進走行を行う走行モードであるリバースモードが成立させられる。図９は、前記駆動装置１０のリバースモードにおいて、前記ブレーキＢＫ２を正常に係合することができる場合について説明する共線図である。図９〜図１１においては、前記第１電動機ＭＧ１、前記第２電動機ＭＧ２からそれぞれ出力されるトルクの方向を白抜矢印で示している。前記駆動装置１０のリバースモードにおいて、前記ブレーキ異常判定部７２の判定が否定される場合、すなわち前記ブレーキＢＫ２を正常に係合することができる場合には、例えば図９の共線図に示すように、前記エンジン１２の運転が停止させられ、前記クラッチＣＬ２及び前記ブレーキＢＫ２が共に係合された状態において、前記第２電動機ＭＧ２から負のトルク（負の方向のトルク）が出力される。これにより、前記出力歯車２８が逆転すなわち負方向に回転させられることで、車両の後進走行が実現される。ここで、図９に示すように、前記クラッチＣＬ２及び前記ブレーキＢＫ２が共に係合された状態においては、前記エンジン１２のクランク軸１２ａが非回転部材である前記ハウジング２６に固定される。これにより、前記エンジン１２の逆回転が好適に防止される。

図１０は、前記駆動装置１０のリバースモードにおいて、前記ブレーキＢＫ２を正常に係合することができる場合に、前記エンジン１２が駆動させられる様子を説明する共線図である。前記駆動装置１０のリバースモードにおいて、前記エンジン１２の駆動が行われる場合には、図１０の共線図に示すように、前記ブレーキＢＫ２が係合されると共に前記クラッチＣＬ２が解放された状態で、前記エンジン１２の駆動が行われる。

図１１は、前記駆動装置１０のリバースモードにおいて、前記ブレーキＢＫ２を正常に係合することができない場合における本実施例の制御について説明する共線図である。本実施例の駆動装置１０において、前記電子制御装置３０は、後進走行に際して前記ブレーキＢＫ２を係合できない場合には、前記クラッチＣＬ２を係合させ、前記エンジン１２の回転速度Ｎ_Eが規定の正回転領域内の値となるように前記第１電動機ＭＧ１の回転速度Ｎ_MG1を決定すると共に、前記第２電動機ＭＧ２により負のトルクを発生させる。換言すれば、前記クラッチＣＬ２を係合させ、前記第１電動機ＭＧ１の回転速度Ｎ_MG1を所定の下限値以上、所定の上限値以下の範囲内に保った状態で、前記第２電動機ＭＧ２から負のトルクを発生させる。前記下限値は、少なくとも前記エンジン１２を逆回転させない回転速度であり、車両の後退時における車速等によって決定される。前記上限値は、後述する共振帯の下限値未満の値となるように予め決定される。

すなわち、本実施例の駆動装置１０において、前記シフト操作装置において後進走行位置である後進レンジが選択された場合であって、前記ブレーキ異常判定部７２の判定が肯定される場合すなわち前記ブレーキＢＫ２を係合できない異常が発生したことが判定される場合には、前記クラッチ係合制御部６２により前記クラッチＣＬ２を係合させる。前記クラッチＣＬ２を係合させた状態において、前記エンジン１２の回転速度Ｎ_Eが規定の正回転領域内の値となるように前記第１電動機駆動制御部６８により前記第１電動機ＭＧ１の回転速度Ｎ_MG1を決定する。換言すれば、要求車速（要求後進車速）又は要求エンジン回転速度に応じて、前記第１電動機ＭＧ１の回転速度Ｎ_MG1を決定する。前記第１電動機ＭＧ１の回転速度Ｎ_MG1を前記規定の正回転領域内の値に保った状態で、前記第２電動機駆動制御部７０により前記第２電動機ＭＧ２から負のトルク（負の方向のトルク）が発生させられるように前記第２電動機ＭＧ２の駆動を制御する。これにより、前記出力歯車２８が逆転すなわち負方向に回転させられることで、車両の後進走行が実現される。

図１１の共線図では、前記第１遊星歯車装置１４のキャリアＣ１の回転速度すなわち前記エンジン１２の回転速度Ｎ_Eを示す実線Ｙ２ａに対応して、前記エンジン１２の回転速度Ｎ_Eに応じて共振を発生させる共振帯を、右上から左下への斜線領域で示している。この共振帯は、例えば前記第１電動機ＭＧ１、前記エンジン１２、及び前記出力歯車２８を含む駆動系において、前記エンジン１２の回転に起因して共振が発生する領域であり、前記駆動装置１０の仕様等に応じて前記エンジン１２の回転速度Ｎ_Eと共振帯との対応関係が定まる。前記共振帯は、好適には、前記エンジン１２の回転速度Ｎ_Eと前記駆動装置１０に発生する振動との関係が予め実験的に求められ、規定以上の振動が発生する領域が前記共振帯として予め定められたものである。ここで、本実施例の車両後進走行制御において前記第１電動機ＭＧ１の回転速度Ｎ_MG1がその領域内の値とされるべく定められた前記規定の正回転領域は、好適には、前記エンジン１２に共振を発生させる予め定められた共振帯とは異なる領域である。換言すれば、前記規定の正回転領域の上限値は、前記共振帯の下限値に対応する前記第１電動機ＭＧ１の回転速度Ｎ_MG1未満の値に設定されている。このようにすることで、前記ブレーキＢＫ２に異常が発生する等してそのブレーキＢＫ２を係合できない場合において、後進走行時における共振による振動の発生を好適に抑制できる。

図１２は、前記電子制御装置３０による本実施例の車両後進走行制御の一例の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。

先ず、ステップ（以下、ステップを省略する）ＳＴ１において、図示しないシフト操作装置において後進走行位置である後進レンジが選択されているか否かが判断される。このＳＴ１の判断が否定される場合には、それをもって本ルーチンが終了させらえるが、ＳＴ１の判断が肯定される場合には、前記ブレーキ異常判定部７２の動作に対応するＳＴ２において、前記ブレーキＢＫ２を正常に係合することができないか否かが判断される。例えば、前記ブレーキＢＫ２に係合指令が出力されているにもかかわらず係合されない異常が発生しているか否かが判断される。このＳＴ２の判断が否定される場合には、それをもって本ルーチンが終了させられるが、ＳＴ２の判断が肯定される場合には、前記クラッチ係合制御部６２の動作に対応するＳＴ３において、前記クラッチＣＬ２が係合させられる。次に、前記第１電動機駆動制御部６８及び前記第２電動機駆動制御部７０の動作に対応するＳＴ４において、前記エンジン１２の回転速度Ｎ_Eが規定の正回転領域内の値となるように前記第１電動機ＭＧ１の回転速度Ｎ_MG1が所定値以上の値とされ、前記第２電動機ＭＧ２から負のトルクが発生させられることで、前記出力歯車２８が負方向に回転させられ、車両の後進走行が実現されて、それをもって本ルーチンが終了させられる。

本実施例によれば、後進走行に際して前記ブレーキＢＫ２を係合できない場合には、前記クラッチＣＬ２を係合させ、前記エンジン１２の回転速度Ｎ_Eが規定の正回転領域内の値となるように前記第１電動機ＭＧ１の回転速度Ｎ_MG1を決定すると共に、前記第２電動機ＭＧ２により負のトルクを発生させるものであることから、前記ブレーキＢＫ２に異常が発生する等してそのブレーキＢＫ２を係合できない場合においても、前記エンジン１２に逆回転を発生させることなく、好適な後進走行を実現できる。すなわち、後進走行時におけるエンジン１２の逆回転を抑制する駆動装置１０の電子制御装置３０を提供することができる。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。

１０：ハイブリッド車両用駆動装置、１２：エンジン、１４：第１遊星歯車装置（第１差動機構）、１６：第２遊星歯車装置（第２差動機構）、２６：ハウジング（非回転部材）、２８：出力歯車（出力部材）、３０：電子制御装置、ＢＫ２：ブレーキ、ＣＬ２：クラッチ、ＭＧ１：第１電動機、ＭＧ２：第２電動機

Claims

全体として４つの回転要素を有する第１差動機構及び第２差動機構と、
前記４つの回転要素にそれぞれ連結されたエンジン、第１電動機、第２電動機、及び出力部材と
を、備え、
前記４つの回転要素のうちの１つは、前記第１差動機構の回転要素と前記第２差動機構の回転要素とがクラッチを介して選択的に連結され、
該クラッチによる係合対象となる前記第１差動機構又は前記第２差動機構の回転要素が、非回転部材に対してブレーキを介して選択的に連結される
ハイブリッド車両用駆動装置において、
後進走行に際して前記ブレーキを係合できない場合には、前記クラッチを係合させ、前記エンジンの回転速度が規定の正回転領域内の値となるように前記第１電動機の回転速度を決定すると共に、前記第２電動機により負のトルクを発生させる
ことを特徴とする制御装置。